机械制造行业推土机右支架座机械设计及加工工艺

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1、机械制造行业推土机右支架座机 械设计及加工工艺 机械制造行业推土机右支架座机 械设计及加工工艺 第一部分第一部分 第一节 序 言第一节 序 言 本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件东方红75 推土机 铲臂右支架，制定其机械生产加工工艺规程。该零件的工艺过程总共包括了十四 道工序，可分类为铣平面、镗内孔、钻孔、扩孔、攻螺纹、倒角、铣开、去毛刺 等工序。由于所加工的推土机铲臂右支架是带孔的零件，55mm 孔不但是精度 要求最高的孔，而且也是该零件的设计基准、装配基准与测量基准，所以加工此 孔时需要经过粗镗、半精镗、精镗三道工序加工而成，而其他表面的加工都为粗 加工，经一道工序即可完成。 本

2、次课程设计从机械加工工艺分析对零件进行制造和研究，用二维 CAD 制图 软件夹具的总装配图，并手工绘制夹具体零件图。 第二节 零件图的工艺分析第二节 零件图的工艺分析 一、零件的功用分析 题目所给的零件是东方红75推土机铲臂右支架5.它位于推土机的前部， 其作用是用来支撑铲臂上油缸 3 的支座，如图 2-1 所示。推土机在工作过程中， 其铲臂 1 应能绕其回转中心上下摆动。摆动的动力是由油缸 3 提供的。通过油 缸油腔的进油与出油，可使得油缸活塞杆 2 伸出与缩回，从而实现铲臂 1 的上下 摆动。同时，油缸 3 和活塞杆 2 本身亦需做微幅摆动。活塞杆 2 伸出端与铲臂 1 铰接，油缸 3 的

3、尾部与轴线固定的轴 4 铰接。右支架 5 的作用是在轴 4 的一端对 其进行固定.右支架 5 都分上盖和支架座两部分，每一部分都有一与轴接触的 55mm 半圆孔，上盖与支架座通过螺钉与轴 4 连接在一起。支架体上有轴线空 间交叉成 4610的两个 43.5mm 的叉孔，叉孔与杆 6 焊死。杆 6 的另外 一端与一块钢板 7 焊接在一起，钢板 7 与推土机底盘铆接，最终把轴 4 与底盘固 定在一起。从零件的实际功用看，右支架 5 的主要作用是连接与紧固。 1-铲臂 2-活塞杆 3-油缸 4-轴 5-右支架 6-杆 7-钢板 图 2-1 右支架功用是意图 二、零件的工艺分析 从零件图上可以看出，

4、标有表面粗糙度符号的表面有平面、 退刀槽、 内孔等。 其中，表面粗糙度要求最高的是 55mm 孔，公差等级达到 IT8 级，表面粗糙度 为 Ra1.6m。该孔是右支架的主要设计基准。从表面间的位置精度要求来看，A、 B 两端面（即前、后两端面）应与 55mm 孔轴线垂直，两个 43.5mm 孔的轴线 应垂直与 55mm 孔轴线，且两 43.5mm 轴线的夹角应为 4610，夹角顶点 在 55mm 孔的轴线上。 从工艺上看，43.5mm 孔的轴线对 55mm 孔的轴线的垂直度要求为 0.2 100，相当于公差等级 10 级，可以通过使用专用夹具来保证。55mm 孔公差等 级为 IT8 级，表面粗

5、糙度为 Ra1.6m，可通过精镗保证。平面 A、B 用于轴的轴 向定位，小凸台 C 平面与 B 平面在同一平面上，在零件的工作过程中不起作用。 由于工艺凸台 C 平面面积较小，为保证铸件质量，将 B、C 平面取为浇铸的底面 位置，将 A 面作为浇铸时的顶面位置。 对右支架零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整、尺寸、公差 及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。 机械加工工序的安排 一、确定零件的生产类型 按设计任务书，东方红75 推土机年产量为 4500 台/年，其上有左、右 支架各一件。若右支架备品率为 8%，机械加工废品率为 1%，则该零件的年生产 纲领为 4500

6、（1+8+1）件/年=4905 件/年 （3-1） 可见，右铲臂支架的年生产量为 4905 件。推土机铲臂支架可看成独立的一 部分，属轻型机械。因此，根据表，有生产纲领与生产类型的关系可确定该零件 的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的 工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等。 二、确定毛坯制造形式 由该零件的功用及推土机的工作状况知，铲臂支架与连接支架上盖与支架座 的螺钉承受的都是冲击性载荷， 故要求该支架材料应具备较高的强度与抗冲击能 力。 因此， 原设计单位选用了既满足要求， 价格有相对低廉的铸钢材料ZG310-570， 因此可以确定毛坯的制造形式

7、为铸造。一般工程用铸钢的特性和应用见表。由于 该支架为成批生产， 由表可知， 选择砂型机器造型， 铸钢件的公差等级为 CT9 级。 该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。由 于在 55mm 孔的轴线方向上还有一个 49mm 孔，从减少加工余量考虑，此处的 毛坯孔可以与 55mm 的毛坯孔一起铸成阶梯孔。2 个 43.5mm 孔径也较大，因 此在铸造时也应铸成出毛坯孔。 三、选择定位基准 定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作， 它是工艺路线是否正确合理 的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化 工艺装备结构与种类、提高生产率。 精基准的

8、选择 精基准的选择原则为：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为 基准原则。可根据以上原则进行精基准的选择。 右支架是带孔的零件。55mm 孔不但是精度要求最高的孔，而且也是零件 的设计基准。装配基准与测量基准。为避免由于基准不重合而产生的误差，保证 加工精度，应选 55mm 孔为基准，即遵循“基准重合”的原则。同时为了定位 可靠，使加工过程稳定、减小振动，还可选 B、C 平面为精基准。即选 55mm 孔 及地面 B、工艺凸台面 C 所构成的组合平面作为精基准，以一个长孔与一个大端 面定位。 为了避免过定位可采用 55mm 孔一段短孔与端面的组合， 或采用 55mm 孔长孔与 55mm

9、 孔一小部分端面的组合。考虑到该零件精度不是太高以及加 工时的稳定性， 最终选底面 B 和工艺凸台 C 作为第一定位基准， 限制三个自由度， 55mm 短孔作为第二定位基准，限制二个自由度。为了限制右支架绕 55mm 孔 中心线的旋转自由度，还可选二个 43.5mm 孔之一的外缘表面作为第三定位基 准，在此设置一个挡销。在右支架的加工过程中，该组合表面还可作为大部分工 序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。 粗基准的选择 粗基准的选择原则为：合理分配加工余量的原则、保证相互位置的要求的原 则、便于装夹的原则。 55mm 孔为重要表面，加工时要求余量小而均匀，因此应选择

10、该 55mm 长 孔为粗基准。但此时的定位、夹紧装置结构复杂。考虑到该零件精度要求不是太 高，可选底面 B 与工艺凸台面 C 的组合表面作为粗基准，这样可使定位和加紧方 便、可靠。由于采用机械造型，铸件有一定的精度，基本可以保证 55mm 孔的 加工余量均匀。 由上可看出，粗、精基准选择结果基本上是一致的，均选择了底 面 B 与工艺凸台面 C 所构成的组合表面。 四、选择加工方法 平面的加工 平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，面 A 与面 B 的粗糙度要求 Ra12.5m，其距离尺寸 100mm 为未注公差尺寸。由表 5-11，根据 GB/T1804-2000 规定，选用

11、中等级m，相当于 IT13 级，故可考虑粗车或粗端 铣，但车削加工底面的工艺凸台 C 时会出现断续车削，冲击较大，故选择端铣加 工方式。 孔及退刀槽的加工 孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于已铸出 55mm 孔和 49mm 孔 的阶梯型毛坯，可采取在车床上镗孔的方式。原因之一是该零件的结构紧凑，重 量也不大，适用于车削加工；原因之二是该零件精度不是很高，使用车床镗孔较 为经济。 对于 49mm 孔，其公差等级为 IT14，退刀槽属未注公差尺寸，两孔都可一 次镗出。55mm 孔的公差等级为 IT8 级，表面粗糙度要求为 Ra1.6m，可采取 粗镗半精镗精镗的加工方式。 对于右支架座上四个

12、M20mm 螺纹底孔及 6 个 20mm 孔，都属于未注公差尺 寸，可在实体上一次钻出。对于二个 43.5mm 孔，要求其轴线与 55mm 孔轴线 垂直，且二个 43.5 孔轴线夹角成 4610，考虑到毛坯上已有预铸孔，可采 取一次扩孔实现。加工方法有两种：用麻花钻扩孔； 用扩孔钻扩孔。在实 际生产中常用经修磨的麻花钻当扩孔钻使用。由表 5-12 知钻孔的公差等级为 IT12IT13，可以满足加工要求，故这里使用锥柄麻花钻进行扩孔。 螺纹加工 右支架座上 4 个 M20mm 螺纹孔应采取攻螺纹的方式。 在攻螺纹工序之前应设 置一道倒角工序，或在本工序中应先设一道倒角工步，以避免折断丝锥，使攻螺

13、 纹顺利进行。 零件的剖开 右支架最终要分成上盖与支架座两部分，剖分面表面粗糙度要求为 Ra12.5 m，中心面应通过 55mm 孔的轴线。可利用心轴定位将其一次或分两次在铣床 上用锯片铣刀铣开。 为使定位方便及使夹具的结构简单采取在一个工序中分两次 安装铣开的方法，即在卧铣刀杆上装有两把锯片铣刀，分别用于铣开右支架的一 半。 五、制定工艺路线 1）右支架零件的生产类型是中批量生产，其工艺特点是尽量选用通用机床 并配以专用夹具。在安排本零件工艺路线的过程中主要考虑了以下几个方面： 底面B与55mm孔一部分短孔为精基准， 同时底面B也是粗基准， 根据 “先 面后孔”和“基面先行”的原则，最先开始

14、加工顶面 A 与底面 B，底面 B 与工艺 凸台面 C 属于同一平面，装卡后一次加工。 右支架加工表面中 55mm 孔精度最高,一切工序都是围绕保证该孔的精 度开安排。根据“先主后次”的原则，55mm 孔应安排在工艺路线的前部进行， 但又不能一次加工到设计要求， 否则在后续的工序中利用该表面定位加工一些次 要表面时，有可能损伤该表面。 “先粗后精”是针对整个工艺路线而言的，而并非只对某一表面而言。对 于 55mm 孔，它是其他次要表面的基准，必须先加工出来。在具体处理时可将 55mm 孔半精加工后作为统一的精基准来加工其他次要表面，待这些次要表面 加工完成之后在对其精加工至图样要求。 2）工艺

15、路线安排 如何安排工艺路线，一定要根据现场实际情况，具体情况具体分析。最终的 工艺路线安排如下： 工序 05：粗铣顶面 A 定位基准：底面 B、工艺凸台 C 面。 工序 10：粗细底面 B、工艺凸台 C 面 定位基准：顶面 A。 工序 15：粗镗 49mm 孔（工步一）及退刀槽 356mm（工步二） 定位基准：底面 B、工艺凸台 C 面及 55mm 毛坯孔。 工序 20：粗镗 55mm 孔（工步一）及倒角 C2（工步二） 定位基准：顶面 A 及 49mm 孔。 工序 25：半精镗 55mm 孔 定位基准：顶面 A 及 49mm 孔。 工序 30：扩 243.5mm 孔 定位基准：底面 B、工艺

16、凸台 C 面、55mm 孔及 43.5mm 孔外缘。 工序 35: 243.5mm 倒角 C2 定位基准：底面 B、工艺凸台 C 面、55mm 孔及 43.5mm 孔外缘。 工序 40：钻 620mm 孔 定位基准：底面 B。工艺凸台 C 面。55mm 孔及一个 43.5mm 孔。 工序 45：钻 4M202 螺纹底孔 18mm 定位基准：底面 B、工艺凸台 C 面、55mm 孔及一个 20mm 孔。 工序 50：精镗 55mm 孔（工步一）及倒角 C2（工步二） 定位基准：顶面 A 及 49mm 孔。 工序 55；铣开（两次安装） 安装一：铣开零件一侧 定位基准：底面 B、工艺凸台 C 面、55mm 孔及一个 20mm 孔。 安装二：铣开零件另一侧 定位基准：底面 B、工艺凸台 C 面、55mm 孔及铣开的切口。 工序 60：扩上盖 621mm 孔 定位基准：剖分面、55mm 半圆孔及一端面。 工序 65：4M202 底孔倒角（工步一） 、攻 4M202